在數(shù)控機(jī)床中,許多功能是由可編程邏輯控制器(PLC,簡(jiǎn)稱可編程控制器)來進(jìn)行控制的。本單元主要介紹PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用。這樣可以讓準(zhǔn)備從事這一項(xiàng)工作的閱讀者,基本了解掌握數(shù)控機(jī)床PLC的控制對(duì)象、了解數(shù)控PLC的形式、掌握數(shù)控機(jī)床常用輸入/輸出元件的作用和工作原理。
一、數(shù)控機(jī)床 PLC 的控制對(duì)象
1.數(shù)控機(jī)床控制部分的分類
數(shù)控機(jī)床控制由兩大部分組成:一部分是坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的位置控制,另一部分是數(shù)控機(jī)床加工過程的順序控制。 在討論 PLC、CNC 和機(jī)床各機(jī)械部件、機(jī)床輔助裝置、強(qiáng)電線路之間的關(guān)系時(shí),常把數(shù)控機(jī)床分為“NC側(cè)”和“MT側(cè)”(即機(jī)床側(cè))兩大部分?!癗C側(cè)”包括CNC系統(tǒng)的硬件和軟件以及與CNC系統(tǒng)連接的外部設(shè)備?!癕T側(cè)”包括機(jī)床機(jī)械部分及其液壓、氣壓、冷卻、潤(rùn)滑、排屑等裝置,機(jī)床操作面板,繼電器線路,機(jī)車的強(qiáng)電線路等。PLC則處于CNC和MT之間,對(duì)NC側(cè)和MT側(cè)的輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行處理。 MT 側(cè)順序控制的最終對(duì)象是隨數(shù)控機(jī)床的類型、結(jié)構(gòu)、輔助裝置等的不同而有很大的差別。數(shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)越復(fù)雜,輔助裝置越多,則最終受控對(duì)象也越多。一般來說,最終受控對(duì)象的數(shù)量和順序控制程序的復(fù)雜程度從低到高依次為CNC車床、CNC銑床、 加工中心、FMC、FMS。
2.PLC 在數(shù)控機(jī)床中的配置方式
PLC 在數(shù)控機(jī)床中有三種不同的配置方式,說明如下。
(1)PIC 在機(jī)床一側(cè),代替了傳統(tǒng)的繼電器一接觸器邏輯控 個(gè)輸入/輸出(IO)點(diǎn),如下圖 1.1 a)所示。
(2)PLC 在電氣控制中,PLC有m 個(gè)輸入/輸出(I/O點(diǎn),如上 圖1.1 b)所示。
(3)PLC 在電氣控制柜中,而輸入/輸出接口在機(jī)床一側(cè),如上圖1.1 c)所示。這種配置方式使 CNC 與機(jī)床接口的電纜大為減少。 下圖 1.2 所示為數(shù)控機(jī)床PC 輸人/輸出信號(hào)示意圖。
3.數(shù)控機(jī)床的輸入/輸出信號(hào)
(1)機(jī)床操作面板控制。
將操作面板上的控制信號(hào)直接送入數(shù)控系統(tǒng)的接口信號(hào)區(qū),來控制數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行,其中包括M、S、T 功能。 1) S 功能處理。主軸的轉(zhuǎn)速可以用S 二位代碼或四位代碼直接指定。在PLC中可容易地用四位代碼直接指定轉(zhuǎn)速。例如,某數(shù)控機(jī)床主軸的最高、最低轉(zhuǎn)速分別為 3150r/min和20r/min,CNC送出S四位代碼至PLC,將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)后送到限位器,當(dāng)S大于3150時(shí),限制S為3150;當(dāng)S 代碼小于 20時(shí),限制S為20。此數(shù)值送到數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換成 20~3150r/min 相對(duì)應(yīng)的輸出電壓,作為轉(zhuǎn)速指令,以控制機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速。
2) T 功能處理。
數(shù)控機(jī)床可以通過 PIC 管理刀庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)刀具交換。處理的信息的內(nèi)容包括刀庫(kù)選刀方式、刀具累計(jì)使用次數(shù)、刀具剩余壽命和刀具刃磨次數(shù)等。
3) M 功能處理。
M 功能是輔助功能,根據(jù)不同的M 代碼,可控制主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止,主軸齒輪箱的換擋變速,主軸齒輪箱的換擋變速,主軸準(zhǔn)停,切削液的開、關(guān),卡盤的夾緊、松開及換刀機(jī)械手的取刀、歸刀等動(dòng)作。
(2)機(jī)床外部開關(guān)信號(hào)的控制。將機(jī)床側(cè)的控制開關(guān)信號(hào)發(fā)送至 PLC,經(jīng)過邏輯運(yùn)算后,輸出給控制對(duì)象。這些控制開關(guān)包括按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、壓力開關(guān)和溫控開關(guān)等。
(3)輸出信號(hào)控制。PIC 輸出的信號(hào)是經(jīng)繼電器、接觸器或液壓、氣動(dòng)電磁閥對(duì)刀庫(kù)、機(jī)械手和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等裝置進(jìn)行控制,另外還有冷卻、潤(rùn)滑和油泵電動(dòng)機(jī)等的控制。
(4)伺服控制??刂茩C(jī)床主軸、伺服進(jìn)給及刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)的使能信號(hào),以滿足伺服驅(qū)動(dòng) 的條件。
(5)報(bào)警處理控制。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),PLC 收集強(qiáng)電柜、機(jī)床側(cè)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的故障信號(hào),將報(bào)警標(biāo)志區(qū)中的相應(yīng)報(bào)警標(biāo)志位置位,數(shù)控系統(tǒng)便顯示報(bào)警號(hào)和報(bào)警文本,以方便對(duì)故障進(jìn)行診斷。
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